CN113054037B - 一种快恢复二极管芯片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及芯片制造领域，具体公开了一种快恢复二极管芯片，包括芯片本体，所述芯片本体包括自下而上设置的N区、基区和P区,其中，所述N区的厚度为70um，所述基区的厚度为80um，所述P区的厚度为85um，本发明还提供一种快恢复二极管芯片制作方法，用于制作所述快恢复二极管芯片，本发明提供的快恢复二极管芯片可以降低正向工作电压，从而降低正向损耗，使得工作温度不会上升太快，本发明通过在快恢复二极管芯片的劈裂区设置保护层，可以提高后续封装的良率。

Description

一种快恢复二极管芯片及其制作方法
技术领域
本发明涉及芯片制造领域，具体涉及一种快恢复二极管芯片及其制作方法。
背景技术
目前市面上的快恢复二极管芯片的总体厚度设置在255um，其中，N区的厚度为60um，基区的厚度为100μm，P区的厚度为95um，该种结构快恢复二极管芯片的正向压降在1.3V左右，正向电流3A以下，随着市场对快充产品需求不断增长，充电器正向工作电流也随之不断提高，原先1A～3A的正向电流已无法满足客户对充电速度的要求，快恢复二极管芯片需要不断改善，提高正向工作电流，才能满足市场需求，快恢复二极管芯片正向电流与芯片尺寸正相关，正向电流越大，芯片尺寸也需要相应增大，而且，正向工作电流增大后，正向功耗也相应增加，快恢复二极管芯片温度随之上升，过高的温度会导致芯片电气性能变差，反向漏电流大幅增长，严重影响快恢复二极管芯片的可靠性能，如何保证正向工作电流增大的同时，正向功耗增加的尽可能少，工作温度不过快上升，是亟待解决的问题；
另一方面，目前市面上的快恢复二极管芯片大多采用刀刮玻璃钝化工艺，图1所示，即芯片本体沟槽内设置光阻玻璃钝化层2，在最后的裂片环节，需要通过外力将相连的光阻玻璃钝化层2裂开，由于光阻玻璃钝化层2裂开的方向不可控，导致光阻玻璃钝化层2边缘不规则，容易有尖角、毛刺等，在封装过程中，光阻玻璃钝化层2突出的部分容易受力破损，严重时导致二极管芯片破碎失效，光阻玻璃钝化层2边缘即便没有尖角、毛刺等，也可能存在细小的裂纹，在封装过程中，裂纹受到外力不断延伸，当裂纹延伸至二极管芯片的PN结时，也会导致二极管芯片失效。
发明内容
本发明为了解决现有技术中为满足市场需求通过增大快恢复二极管芯片尺寸来增加正向工作电流导致正向功耗增加的问题，提供一种新的快恢复二极管芯片结构，通过降低正向工作电压来降低正向功耗。
一种快恢复二极管芯片，包括芯片本体，所述芯片本体包括自下而上设置的N区、基区和P区，所述N区的厚度为70um，所述基区的厚度为80um，所述P区的厚度为85um。
进一步地，所述快恢复二极管芯片还包括沟槽，所述沟槽表面设置有掺氧多晶硅薄膜，所述掺氧多晶硅薄膜的表面设置有保护层，所述保护层包括光阻玻璃钝化层和设置在所述光阻玻璃钝化层上的二氧化硅薄膜，所述沟槽的侧壁设置所述保护层。
进一步地，所述掺氧多晶硅薄膜的厚度设置为200-300nm。
进一步地，所述P区与N区分别连接金属层。
本发明为解决现有技术中快恢复二极管芯片采用刀刮玻璃钝化工艺在裂片时易造成尖角、毛刺和细小裂纹，从而导致快恢复二极管芯片在封装过程易失效的问题，提供一种快恢复二极管芯片的制作方法，可以解决在裂片时易造成尖角、毛刺和细小裂纹的问题。
一种快恢复二极管芯片制作方法，包括：
S1：通过光刻形成化学腐蚀区，对所述化学腐蚀区进行溶液腐蚀形成沟槽，所述沟槽贯穿P区至基区上部分；
S2：在所述沟槽内沉积多晶硅层，通过对所述多晶层掺入氧气，形成掺氧多晶硅薄膜，所述掺氧多晶硅薄膜的厚度为200-300nm；
S3：在钝化玻璃液中掺入光阻液，形成光阻玻璃钝化液，在所述掺氧多晶硅薄膜上涂覆所述光阻玻璃钝化液；
S4：在二次光刻中，将沟槽中间部分的光阻玻璃钝化液利用旋转喷淋的方式去除；
S5：进行高温烧结，形成光阻玻璃钝化层；
S6：进行金属化连接后，进行劈裂形成单颗晶粒。
进一步地，所述光阻玻璃钝化层包围所述沟槽的侧壁。
本发明的有益效果：
1.本发明通过将现有快恢复二极管芯片的N区厚度从60um增加至70um，将基区厚度从100um降低到80um，将P区厚度从95um降低到85um，通过改变N区、基区和P区的厚度来降低正向工作电压，从而解决增加快恢复二极管芯片尺寸导致正向功耗增加的问题，从而使本发明的工作温度不会上升过快；
2.本发明通过在光阻玻璃钝化层下沉积了一层掺氧多晶硅薄膜，有效吸附了PN结表面的杂质离子，使得芯片在高温环境下工作时，反向漏电流不随工作时间的延长而大幅增长，从而可以提高芯片的可靠性能；
3.本发明通过利用光阻玻璃的光阻特性，在二次光刻中，将芯片之间的光阻玻璃钝化液利用旋转喷淋的方式去除，烧结完成后，玻璃钝化层紧紧包裹在芯片的侧壁周围，芯片之间的光阻玻璃钝化层不相连，在后续的裂片过程中，光阻玻璃钝化层不受外力影响，不会出现尖角、毛刺等缺陷，也不会出现微裂纹，解决了刀刮玻璃钝化工艺裂片时钝化玻璃容易受损或出现破裂的问题，本发明可以提高封装良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的快恢复二极管芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的腐蚀区示意图；
图4为本发明实施例提供的劈裂区示意图。
图中，1、化学腐蚀区；2、光阻玻璃钝化层；3、金属层；4、掺氧多晶硅薄膜；5、二氧化硅薄膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2示出了本实施例提供的一种快恢复二极管芯片结构示意图，包括芯片本体，芯片本体包括自下而上设置的N区、基区和P区，其中，N区的厚度为70um，基区的厚度为80um，P区的厚度为85um，本实施例通过通过改变N区、基区和P区的厚度来降低正向工作电压，从而解决增加快恢复二极管芯片尺寸导致正向功耗增加的问题，从而使本发明的工作温度不会上升过快。
进一步地，如图2所示，快恢复二极管芯片还包括沟槽，沟槽表面设置有掺氧多晶硅薄膜4，掺氧多晶硅薄膜4的表面设置有保护层，保护层包括光阻玻璃钝化层2和设置在光阻玻璃钝化层2上的二氧化硅薄膜5，沟槽的侧壁设置保护层，本实施例通过在光阻玻璃钝化层2下沉积了一层掺氧多晶硅薄膜4，有效吸附了PN结表面的杂质离子，使得芯片在高温环境下工作时，反向漏电流不随工作时间的延长而大幅增长，从而可以提高芯片的可靠性能。
具体地，掺氧多晶硅薄膜4的厚度设置为200-300nm，本实施例通过降低掺氧多晶硅薄膜4厚度，调节高温氧化层和致密化曲线，从而可以缩短薄膜沉积时间。
本实施例还提供了一种快恢复二极管芯片制作方法，用于制作上述的快恢复二极管芯片，包括：
S1：通过光刻形成化学腐蚀区1，对化学腐蚀区1进行溶液腐蚀形成沟槽，沟槽贯穿P区至基区上部分；
具体地，形成化学腐蚀区1后的结构示意图如图3所示，通过将沟槽延伸至基区上部分，当沟槽内沉积掺氧多晶硅薄膜4后方便吸除PN结间的杂质。
S2：在沟槽内沉积多晶硅层，通过对多晶层掺入氧气，形成掺氧多晶硅薄膜4，掺氧多晶硅薄膜4的厚度为200-300nm；
S3：在钝化玻璃液中掺入光阻液，形成光阻玻璃钝化液，在掺氧多晶硅薄膜4上涂覆光阻玻璃钝化液；
S4：在二次光刻中，将沟槽中间部分的光阻玻璃钝化液利用旋转喷淋的方式去除；
S5：进行高温烧结，形成光阻玻璃钝化层2后的结构如图4所示，；
S6：进行金属化连接后，进行劈裂形成单颗晶粒。
进一步地，光阻玻璃钝化层2包围沟槽的侧壁。
进一步地，在光阻玻璃钝化层2上面沉积二氧化硅薄膜5，通过二氧化硅薄膜5对改光阻玻璃钝化层2形成保护，避免其在后续劈裂过程中受损。
进一步地，本实施例中金属层3设置为Ni，当然，金属层3还可以采用其他材质，对此不做过多限制。
综上，本实施例提供的一种快恢复二极管芯片可以降低正向工作电压，从而降低正向损耗，使得工作温度不会上升太快，同时，本实施例通过在快恢复二极管芯片的劈裂区设置保护层，可以提高后续封装的良率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限。

Claims (4)

1.一种快恢复二极管芯片，包括芯片本体，所述芯片本体包括自下而上设置的N+区、N型基区和P+区，其特征在于：所述N+区的厚度为70um，所述N型基区的厚度为80um，所述P+区的厚度为85um；
所述快恢复二极管芯片还包括沟槽，所述沟槽表面设置有掺氧多晶硅薄膜，所述掺氧多晶硅薄膜的表面设置有保护层，所述保护层包括光阻玻璃钝化层和设置在所述光阻玻璃钝化层上的二氧化硅薄膜，所述沟槽的侧壁设置所述保护层；
所述快恢复二极管芯片的制作方法，包括：
S1：通过光刻形成化学腐蚀区，对所述化学腐蚀区进行溶液腐蚀形成沟槽，所述沟槽贯穿P区至基区上部分；
S2：在所述沟槽内沉积多晶硅层，通过对所述多晶硅层掺入氧气，形成掺氧多晶硅薄膜，所述掺氧多晶硅薄膜的厚度为200-300nm；
S3：在钝化玻璃液中掺入光阻液，形成光阻玻璃钝化液，在所述掺氧多晶硅薄膜上涂覆所述光阻玻璃钝化液；
S4：在二次光刻中，将沟槽中间部分的光阻玻璃钝化液利用旋转喷淋的方式去除；
S5：进行高温烧结，形成光阻玻璃钝化层；
S6：进行金属化连接后，进行劈裂形成单颗晶粒。
2.根据权利要求1所述的快恢复二极管芯片，其特征在于，所述掺氧多晶硅薄膜的厚度设置为200-300nm。
3.根据权利要求1所述的快恢复二极管芯片，其特征在于，所述P+区与N+区分别连接金属层。
4.根据权利要求1所述的快恢复二极管芯片，其特征在于，所述光阻玻璃钝化层包围所述沟槽的侧壁。
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